一种匝间短路故障定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种匝间短路故障定位系统，包括脉冲发生单元、数据采集单元、保护单元、故障判断及定位单元、数据存储单元和显示单元，脉冲发生单元的输出端与转子线圈的两端相连接，数据采集单元的输入端通过保护单元与转子线圈的两端相连接，数据采集单元的输出端与故障判断及定位单元的输入端相连接，数据存储单元、显示单元分别与故障判断及定位单元相连接。本实用新型专利技术结构简单、可靠、体积小、重量轻，并且通过保护单元对数据采集单元进行保护，能够防止过压或过流对系统造成损坏；以及通过相似度计算实现被测线圈故障判断和故障定位，提高了线圈故障定位效率，同时也使得诊断结果更加可靠。

An Interturn Short Circuit Fault Location System

The utility model discloses an inter-turn short-circuit fault location system, which comprises a pulse generating unit, a data acquisition unit, a protection unit, a fault judgment and location unit, a data storage unit and a display unit. The output end of the pulse generating unit is connected with both ends of the rotor coil, and the input end of the data acquisition unit is guaranteed. The protection unit is connected with the two ends of the rotor coil, the output terminal of the data acquisition unit is connected with the input end of the fault judgment and location unit, and the data storage unit and the display unit are connected with the fault judgment and location unit respectively. The utility model has the advantages of simple structure, reliability, small size and light weight, and protects the data acquisition unit through the protection unit, which can prevent the damage of the system caused by overvoltage or overcurrent; and realizes the fault judgment and fault location of the tested coil by calculating the similarity degree, which improves the efficiency of fault location of the coil, and at the same time makes the coil fault location more efficient. The diagnosis is more reliable.

【技术实现步骤摘要】
一种匝间短路故障定位系统
本技术属于线圈匝间短路故障诊断
，涉及一种匝间短路故障定位系统。
技术介绍
作为电力系统最核心的动力部件，负责主要的电力生产任务，它的运行可靠性直接影响电网的安全运行。伴随电力工业的飞速发展和发电厂单机装机容量的不断增大，对运行时的可靠性要求越来越高。一旦发生故障特别是恶性故障，则会影响整个电力系统的正常运转，给国民经济带来巨大损失。有调查研究表明：在已运行的大型组中，线圈匝间短路是的典型故障之一，且在故障总数中占有较大比例。因此，尽早发现线圈绕组的匝间绝缘问题对于保证的安全运行非常重要，准确诊断与定位线圈匝间短路故障位置具有重要意义。重复脉冲法是一种简单有效的匝间短路无损检测方法，其检测原理是分析注入线圈绕组的脉冲信号的反射波和折射波的响应特征曲线，根据特征曲线的特征判断匝间短路故障位置。专利号为CN105277835A公开了发电机转子匝间短路故障的定位方法和装置，该专利技术采用重复脉冲法获取转子绕组特征波形，通过在预先设置的特征波形数据库中查找与之相匹配的特征波形，获取该特征波形对应的故障位置信息来定位转子匝间短路故障位置。该专利技术着重描述了如何利用与检测获取的响应差值波形相匹配的特征波形的数据库记录信息来确定转子的匝间短路故障位置，由于数据采集端需要与线圈连接，但是其中没有提及对数据采集单元采取相应的保护措施，导致故障定位装置容易造成损坏。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提出一种能够防止过压或过流对系统造成损坏的匝间短路故障定位系统。为了实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：一种匝间短路故障定位系统，包括脉冲发生单元、数据采集单元、保护单元、故障判断及定位单元、数据存储单元和显示单元；所述脉冲发生单元的输出端与转子线圈的两端相连接；所述数据采集单元的输入端通过保护单元与转子线圈的两端相连接；所述数据采集单元的输出端与故障判断及定位单元的输入端相连接；所述的数据存储单元、显示单元分别与所述的故障判断及定位单元相连接。作为进一步的技术改进，所述的脉冲发生单元包括壳体Ⅰ、以及设置在壳体Ⅰ内的脉冲信号发生电路和微型变压器Ⅰ；所述的壳体Ⅰ上设有脉冲输出端口和开关Ⅰ；所述的脉冲输出端口和开关Ⅰ分别集成在脉冲信号发生电路上；所述的脉冲输出端口上连接设有脉冲输出线，脉冲输出线的另一端上安装有连接插头Ⅰ；所述的连接插头Ⅰ安装在转子线圈上；所述的微型变压器Ⅰ上连接设有电源线Ⅰ；所述的脉冲信号发生电路与微型变压器Ⅰ电相连。作为进一步的技术改进，所述的数据采集单元包括壳体Ⅱ、以及安装在壳体Ⅱ内的脉冲信号采集卡和微型变压器Ⅱ；所述的壳体Ⅱ上设有脉冲输入端口、开关Ⅱ和数据输出端口；所述的脉冲输入端口、开关Ⅱ和数据输出端口分别集成在脉冲信号采集卡上；所述的脉冲输入端口上连接设有脉冲输入线，脉冲输入线的另一端上安装有连接插头Ⅱ；所述的数据输出端口上连接设有数据输出线，数据输出线的另一端上安装有连接插头Ⅲ；所述的微型变压器Ⅱ上连接设有电源线Ⅱ；所述的脉冲信号采集卡与微型变压器Ⅱ电相连。作为进一步的技术改进，所述的保护单元安装在壳体Ⅱ内，保护单元与微型变压器Ⅱ电相连；所述的保护单元主要由两组保护电路组成；所述的保护电路包括熔丝M、电容C、电压跟随器N、二极管D1和齐纳二极管D2；所述的熔丝M的一端与转子线圈的一端连接，熔丝M的另一端与电容C的一端连接，电容C的另一端与电压跟随器N的第一引脚相连，电压跟随器N的第三引脚与齐纳二极管D2的一端、直流电源负极连接，齐纳二极管D2的另一端与电压跟随器N、直流电源正极连接，电压跟随器N的第四引脚与二极管D1的一端连接，二极管D1的另一端与电压跟随器N的第二引脚、连接插头Ⅱ连接。作为进一步的技术改进，所述的故障判断及定位单元包括脉冲信号处理装置；所述的显示单元包括显示器；所述的数据存储单元为存储器；所述的脉冲信号处理装置包括壳体Ⅲ、以及安装在壳体内的脉冲信号处理电路和微型变压器Ⅲ；所述的壳体Ⅲ上设有数据输入端口和开关Ⅲ；所述的数据输入端口、开关Ⅲ和存储器均集成在脉冲信号处理电路上；所述的显示器、脉冲信号处理电路分别与微型变压器Ⅲ电相连；所述的微型变压器Ⅲ上连接设有电源线Ⅲ；所述的显示器与脉冲信号处理电路相连；所述的连接插头Ⅲ与连接插头Ⅲ相连接。作为进一步的技术改进，所述的脉冲信号处理电路主要由ZYNQ7020扩展平台组成，ZYNQ7020扩展平台上集成有ARM处理器。数据采集单元采样率为100Ms/s。数据存储单元：选用eMMC存储器，存储容量为4G，用于存储转子线圈匝间重复脉冲法特征波形；包括无故障状态单元和故障状态单元，分别用于存储转子线圈无故障下和存在匝间短路故障时的重复脉冲法特征波形。显示单元：选用液晶显示屏，显示分辨率为800*480，用于显示被测转子线圈的特征波形及是否存在故障。故障判断及定位单元：选用ZYNQ7020可扩展平台，将相似性分析程序写入ZYNQ7020中。相似性算法描述如下：利用相关系数法对实时测试的转子线圈差值响应波形和无故障数据库中的特征波形进行相似性分析，其相似值计算方式为：其中N是相位窗个数，x是相位窗内正半轴放电量均值，y是相位窗内负半轴放电量均值。判断实时测试的差值响应波形与无故障特征波形是否相匹配，其具体判断方法为：若ρxy>0.5：测试差值响应波形与无故障数据库中特征波形相匹配；若ρxy<0.5：测试差值响应波形与无故障数据库中特征波形不匹配。若测试差值响应波形与数据库无故障特征波形不匹配，则利用故障数据库中特征波形对测试差值响应波形进行相似度分析，得到测试差值响应波形与故障特征波形的相似值ρxy；根据计算的相似值寻找与测试差值响应波形匹配度较高的故障特征波形，相似值越接近1，其相似度越高。其寻找方法为：0.8<ρxy≤1：高度相似；0.5≤ρxy≤0.8：显著相似；ρxy<0.5：不相关。本技术的工作原理：脉冲发生单元输出两路完全相同的重复脉冲至转子线圈两端，数据采集单元采集转子线圈两侧的反射波和折射波；保护单元可以防止过大的电压或电流对数据采集单元造成损坏；然后数据采集单元将重复脉冲特征波形通过通信总线发送给故障判断及定位单元，故障判断及定位单元根据内置的相似性算法对测试获取的特征波形与数据存储单元内的故障特征波形进行相似度计算，根据相似值筛选相似度较高的特征波形，判断被测线圈是否发生故障，并根据该波形的匝间短路故障信息获取故障匝间位置，同时故障判断及定位单元可将特征波形和是否存在故障等信息显示在显示模块上。与现有技术相比较，本技术具备的有益效果：1.本技术结构简单、可靠、体积小、重量轻，适合在各种应用场合下参与检测线圈匝间短路故障。2.本技术调用数据存储单元中的特征波形和被测线圈波形对比，通过相似度计算实现被测线圈故障判断和故障定位，分析过程避免了对于无故障特征波形的定位分析，提高了线圈故障定位效率，同时也使得诊断结果更加可靠。3.本技术通过保护单元对数据采集单元进行保护，能够防止数据采集过程因为过压或过流对系统造成损坏。附图说明图1为本技术的系统原理图。图2为本技术中脉冲发生单元的结构示意图。图3为本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种匝间短路故障定位系统，其特征在于：包括脉冲发生单元、数据采集单元、保护单元、故障判断及定位单元、数据存储单元和显示单元；所述脉冲发生单元的输出端与转子线圈的两端相连接；所述数据采集单元的输入端通过保护单元与转子线圈的两端相连接；所述数据采集单元的输出端与故障判断及定位单元的输入端相连接；所述的数据存储单元、显示单元分别与所述的故障判断及定位单元相连接。

【技术特征摘要】
1.一种匝间短路故障定位系统，其特征在于：包括脉冲发生单元、数据采集单元、保护单元、故障判断及定位单元、数据存储单元和显示单元；所述脉冲发生单元的输出端与转子线圈的两端相连接；所述数据采集单元的输入端通过保护单元与转子线圈的两端相连接；所述数据采集单元的输出端与故障判断及定位单元的输入端相连接；所述的数据存储单元、显示单元分别与所述的故障判断及定位单元相连接。2.根据权利要求1所述的一种匝间短路故障定位系统，其特征在于：所述的脉冲发生单元包括壳体Ⅰ（3）、以及设置在壳体Ⅰ（3）内的脉冲信号发生电路和微型变压器Ⅰ；所述的壳体Ⅰ（3）上设有脉冲输出端口（4）和开关Ⅰ（6）；所述的脉冲输出端口（4）和开关Ⅰ（6）分别集成在脉冲信号发生电路上；所述的脉冲输出端口（4）上连接设有脉冲输出线（2），脉冲输出线（2）的另一端上安装有连接插头Ⅰ（1）；所述的连接插头Ⅰ（1）安装在转子线圈上；所述的微型变压器Ⅰ上连接设有电源线Ⅰ（5）；所述的脉冲信号发生电路与微型变压器Ⅰ电相连。3.根据权利要求1所述的一种匝间短路故障定位系统，其特征在于：所述的数据采集单元包括壳体Ⅱ（9）、以及安装在壳体Ⅱ（9）内的脉冲信号采集卡和微型变压器Ⅱ；所述的壳体Ⅱ（9）上设有脉冲输入端口（10）、开关Ⅱ（12）和数据输出端口（20）；所述的脉冲输入端口（10）、开关Ⅱ（12）和数据输出端口（20）分别集成在脉冲信号采集卡上；所述的脉冲输入端口（10）上连接设有脉冲输入线（8），脉冲输入线（8）的另一端上安装有连接插头Ⅱ（7）；所述的数据输出端口（20）上连接设有数据输出线（11），数据输出线（11）的另一端上安装有连接插头Ⅲ（19）；所述的微型变压器Ⅱ...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋卫，彭彦军，滕本科，葛志强，董海亮，孙春树，张晓辉，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司桂林供电局，
类型：新型
国别省市：广西,45